測土配方施肥對北方寒區馬鈴薯產量的影響

劉文志，于文清，胡廣民，趙曉鋒，李鵬，懷寶冬，田艷洪，隋文志

（黑龍江省農墾科學院農畜產品綜合利用研究所，黑龍江佳木斯154007）

土壤肥料

測土配方施肥對北方寒區馬鈴薯產量的影響

劉文志，于文清，胡廣民，趙曉鋒，李鵬，懷寶冬，田艷洪，隋文志*

（黑龍江省農墾科學院農畜產品綜合利用研究所，黑龍江佳木斯154007）

為了探索適合北方寒區馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）種植的測土配方施肥技術，對比了依據不同參數建立的施肥模式對馬鈴薯產量及經濟效益的影響。依據“3414”試驗獲得的數據，采用土壤有效養分校正系數法、地力差減法及回歸方程擬合求得的一元二次方程建立了3種施肥模式，對比試驗表明，通過回歸方程即氮（N）：Y=25 400.7+166.5 N-0.35 N2（R2=0.958），磷（P）：Y=35 669.7+181.7 P-2.2 P2（R2=0.948），鉀（K）：Y=32 714.5+107.2 K-0.4 K2（R2=0.997），建立的最施肥模式獲得的產量及經濟效益分別較當地常規施肥處理高7.8%和2 138元∕hm2，適合北方寒區馬鈴薯栽培。

測土配方；“3414”試驗；馬鈴薯；北方寒區

測土配方施肥技術是提高作物產量的重要途徑之一[1-3]，主要是通過田間試驗計算出相關參數或建立函數進而求得最佳施肥量[4-6]。這項技術應用于馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）種植，不但可以提高產量及品質，還可提高肥料利用率，減輕化肥施用不當帶來的危害。為了比較測土配方施肥技術不同參數計算方法建立的施肥模式對我國北方寒區馬鈴薯種植的適用性，探索適合該地區馬鈴薯栽培的最佳測土配方施肥模式，本研究通過“3414”田間試驗獲得參數，并對比地力差減法、土壤有效養分校正系數法和回歸分析求得的一元二次方程計算出的最佳施肥量對馬鈴薯產量及經濟效益的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試馬鈴薯品種為‘富金’，供試肥料為尿素（N∶46.4%，黑龍江北大荒農業股份有限公司生產）、磷酸二銨（N∶18%，P2O5∶46%，廣西鹿寨化肥有限責任公司生產）、硫酸鉀（K2O∶50%，米高化工長春有限公司生產）。

1.2 試驗地概況

“3414”田間試驗于2011年在黑龍江省佳木斯市，黑龍江省農墾科學院試驗田（東經130°24'50.7''，北緯46°46'35.2''）實施。試驗地土壤類型為黑土。土壤pH值6.2，有機質3.6%，速效磷、速效鉀、堿解氮含量分別為41.5、222.3和138.2 mg∕kg。采用微區試驗，每個微區用水泥板圍成，水泥板地下部分深60 cm。每個微區內2行，行距0.55 m，行長1.5 m。

測土配方施肥不同實施方案田間對比試驗于2012年進行，試驗田位于與2011年試驗微區相鄰的小區內，土壤養分狀況與微區接近，土壤pH值6.3，有機質3.6%，速效磷、速效鉀、堿解氮含量分別為42.8、198.5和135.7 mg∕kg。采用小區試驗，小區面積19.5 m2，行長6 m，行距0.65 m，每小區5行。

1.3 處理設置

“3414”試驗設14個處理（表1），3次重復；三因素分別為N、P2O5、K2O；四水平為分別為0水平不施肥，2水平當地最佳施肥量，1水平=2水平× 0.5，3水平=2水平×1.5。第2水平施肥量為每公頃施N 100 kg，P2O550 kg，K2O 160 kg。種植密度為每公頃66 660株，行距55 cm，穴距30 cm。各處理中，氮肥40%做基肥，40%苗期追肥，20%現蕾期施用；鉀肥60%做基肥，40%現蕾期施用；磷肥全部基施[7-9]。收獲時實測微區鮮薯產量、收集微區地上部分莖葉，參考鮑士旦[10]的方法測定馬鈴薯莖葉及塊莖N、P、K含量及播種前和收獲后測量土壤pH值、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀含量。

表1 “3414”試驗各處理肥料用量（kg/hm2）Table 1 Dosage of fertilizer in“3414”experiment

根據“3414”試驗獲取的數據，通過不同實施方案計算，得到了3個測土配方施肥方案，其中，由于采用差減法計算得出磷肥施用量較高（處理3），與常規施肥最相差較遠，因此增設一個減少磷肥施用量50%的處理（即處理4）。另設一個常規施肥處理和空白對照，共計6個處理。3次重復，各處理施肥量見表2。

表2 不同施肥模式下肥料用量(kg/hm2)及配比Table 2 Dosage of fertilizer(kg/ha)and proportion of different fertilization patterns

各處理中，氮肥40%做基肥，40%苗期追肥，20%現蕾期施用；鉀肥60%做基肥，40%現蕾期施用；磷肥全部基施。種植密度為66 660株∕hm2，行距65 cm，穴距25 cm，收獲時實測小區鮮薯產量。并測定馬鈴薯莖葉及塊莖中N、P、K含量，播種前和收獲后測量土壤養分。

1.4 計算公式

通過（公式1）計算肥料利用率[11]。

式中∶R為肥料利用率(%)，NF為施肥區作物吸收養分量（kg∕hm2），NL為缺素區農作物吸收養分量（kg∕hm2），Q為肥料施用量，C為肥料中養分含量（%）。

由土壤有效養分校正系數法（公式2）計算，確定最佳施肥量[11]

式中∶Q為施肥量（kg∕hm2），Y為目標產量（kg∕hm2），A∕100為單位經濟產量養分吸收量（kg∕100kg），換算為（kg∕kg），NL，C，R同式1。

由地力差減法（公式3）計算，確定最佳施肥量[11]。

式中∶Yo為無肥區產量，Y，Q，A，C，R同式2。

通過肥料回歸方程擬合求得一元二次方程（公式4），進而求得N、P、K肥最佳施肥量[12]。

式中∶Y為產量（kg∕hm2），x為肥料施用量（kg∕hm2），a，b，c均為常數。

1.5 數據分析與處理

數據統計分析使用的軟件為SPSS（SPSS 13.0, Inc.,Chicago,USA）。各處理之間的差異采用單因素方差分析（SPSS,One-Way ANOVA:LSD Test,P=0.05）。

2 結果與分析

2.1 “3414”田間試驗結果

2.1.1 實收鮮薯測產結果

在當地常規施肥的基礎上，氮肥增加50%，磷、鉀肥各自減少50%均未對馬鈴薯產量造成顯著影響，但氮肥施用量減少50%，磷、鉀肥肥施用量各自增加50%均顯著降低了馬鈴薯產量（表3）。可見，在本試驗土壤條件下，建立測土配方施肥方案時，可適當減少磷、鉀肥施用量，但不能降低氮肥施用量。

表3 “3414”試驗各處理馬鈴薯鮮薯產量Table 3 Yield of fresh potato of“3414”experiment

2.1.2 數據獲取結果

肥料利用率∶表4列出了塊莖、莖葉養分含量，依據這些數據，根據公式（1）計算求得常規施肥條件下的肥料利用率。其中氮肥利用率為56.8%，磷肥為17.0%，鉀肥為37.3%。

表4 塊莖、莖葉養分含量及單位面積產量Table 4 Nutrient content of tuber,stem and leaf,and yield of per unit area

表5 土壤速效養分含量，塊莖、莖葉養分含量Table 5 Available nutrient content of soil and nutrient content in tuber,stem and leaf

土壤有效養分校正系數∶利用表5數據，根據公式（2）計算，由土壤有效養分校正系數法公式，計算出施肥量為N∶45 kg∕hm2，P2O5∶0 kg∕hm2，K2O∶90 kg∕hm2。

由目標產量配方法計算的最佳施肥量∶當地歷年來馬鈴薯產量平均為28 000 kg∕hm2，按照提高18%的增產幅度，將目標產量定為33 000 kg∕hm2，無肥區產量根據本試驗結果得出，是21 749.5 kg∕hm2，由已知數據（目標產量、無肥區產量、單位經濟產量養分吸收量、化肥養分含量及肥料利用率數據）通過地力差減法公式（公式3），計算出施肥量為N∶105 kg∕hm2，P2O5∶206 kg∕hm2，K2O∶234 kg∕hm2。

根據（公式4）求得N肥施用量與產量的一元二次方程為∶Y（kg∕hm2）=25 400.7+166.5 N-0.35 N2（R2=0.958），當N施用量為238 kg∕hm2時，產量最高。磷肥施用量與產量的一元二次方程為∶Y（kg∕hm2）=35 669.7+181.7 P-2.2 P2（R2=0.948），當P2O5施用量為41 kg∕hm2時，產量最高。鉀肥施用量與產量的一元二次方程為∶Y(kg∕hm2)=32 714.5+ 107.2 K-0.4 K2（R2=0.997），當K2O施用量134 kg∕hm2時，產量最高。

2.2 基于“3414”試驗的測土配方施肥各實施方案對比試驗結果

2.2.1 測土配方施肥不同施肥方案對馬鈴薯產量的影響

馬鈴薯實收測產結果表明，測土配方施肥不同方案對產量及經濟效益的影響不同，各施肥處理產量均顯著高于空白處理，表明這5個處理施肥均為正效應。通過回歸方程得出的施肥方案獲得的鮮薯產量顯著高于其它處理（表6）。在地力差減法的基礎上減少磷肥施用量50%，也獲得了高于常規施肥的產量，而地力差減法的產量則與常規施肥無顯著差異。土壤養分校正系數法建立的施肥方案應用效果不好。

2.2.2 測土配方施肥不同施肥方案對馬鈴薯經濟效益的影響

各處理的經濟效益差異主要表現在肥料成本和產量上，因此計算經濟效益時，只考慮了這兩個因素，采用回歸方程法建立的施肥方案，肥料成本居中，產值最高，經濟效益最好（表6）。

表6 不同施肥模式下的馬鈴薯產量及經濟效益Table 6 Yield and economical benefit under different fertilization patterns

可見，綜合馬鈴薯產量、肥料成本、經濟效益等因素，采用一元二次回歸方程求得的最大產量施肥量，為本試驗條件下的最佳施肥方案。適用于北方寒區馬鈴薯栽培。

3 討論

制定科學合理的施肥配方是馬鈴薯測土配方施肥技術的核心，本文通過對比試驗，確定了適宜北方寒區馬鈴薯栽培的測土配方施肥模式，即基于一元二次回歸方程求得的最大產量施肥量。通過一元肥料效應模型計算“3414”試驗最佳施肥量時，擬合成功率高，且簡便易算[12]。本試驗中由地力差減法、土壤有效養分校正系數法和通過回歸分析求得的一元二次方程計算出的最佳施肥量有很大差異。地力差減法和校正系數法在計算最佳施肥量時需要參數較多，各別參數又需要大量田間試驗和樣品分析測定數據，任何一個環節的誤差對最終結果都有很大的影響，所以它們計算出的最佳施肥量易偏離真實值。本試驗條件下，地力差減法中磷肥過量是限制產量增加的重要原因。而回歸方程法計算最佳施肥量是對不同處理產量數據規律性的反應，在土壤養分一致的情況下，比較準確。

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Effect of Formula Fertilization by Soil Testing on Yield of Potato (Solanum tuberosum L.)in North Cold Region

LIU Wenzhi,YU Wenqing,HU Guangmin,Zhao Xiaofeng,LI Peng,HUAI Baodong,TIAN Yanhong,SUI Wenzhi＊
(Institute of Agricultural and Poultry Products Comprehensive Utilization,Heilongjiang Academy of Land Reclamation Sciences,Jiamusi,Heilongjiang 154007,China)

ract:In order to explore the formula fertilization by soil testing technique adaptable to the cultivation conditions in north cold region,the effect of fertilization pattern constituted according to different parameters on the yield and economical benefit were compared.According to the data obtained from“3414”test,the fertilization patterns were achieved by soil available nutrient correlation coefficient,land fertility subtraction method and unary quadratic equation with one unknown number fitting by regression equation,respectively.The comparing experiment showed that by the best fertilization pattern constituted by regression equation,via the equations(N):Y=25400.7+166.5 N-0.35 N2(R2=0.958),(P):Y=35669.7+ 181.7 P-2.2 P2(R2=0.948),and(K):Y=32714.5+107.2 K-0.4 K2(R2=0.997),the yield and economical benefit were, respectively,7.8%and 2 138 CNY/hm2higher than the local general fertilization pattern.So unary quadratic equation with one unknown numberwas much more suitable forpotato production in north cold region..

rds:formula fertilization by soiltesting;“3414”experiment;potato(Solanum tuberosum L.);north cold region

S532

B

1672－3635（2013）06-0353-05

2013-09-12

黑龍江省農墾總局科技計劃項目（HNK11A-05-04）。

劉文志（1981-），男，副研究員，本科，學士，主要從事土壤肥料與植物營養方面的研究。

隋文志，研究員，主要從事土壤肥料與農業微生物研究，E-mail∶suiwz@sina.com。